DE3405835A1 - Volumenstromregler - Google Patents
VolumenstromreglerInfo
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Description
Volumenstrom reg I er
Die Erfindung betrifft einen Volumenstromregler mit einem Einlaß und
einem Auslaß sowie einer zwischen beiden angeordneten Drossel und einem federbelasteten Regelglied zur Regelung eines Volumenstroms.
Volumenstromregler dienen dazu, den Durchfluß unabhängig von der Druckdifferenz
, die zwischen Ventilein- und ausgang herrscht, d.h. unabhängig von Druckschwankungen konstant zu halten. Derartige Volumenstromregler,
die auch als Stromregel ventile bezeichnet werden, werden eingesetzt, wenn
trotz unterschiedlicher Belastung am Verbraucher und/oder wechselnden
Systemdrucks die Arbeits- oder Fließgeschwindigkeit eines Fluids konstant
bleiben soll. Ein konstanter Volumendurchfluß kann beispielsweise bei der
Volumenmengenerfassung und/oder -messung, insbesondere in Verbindung mit Temperaturmessungen zur Wärmeme ngenbestimmung erforderlich sein.
me
Es sind Volumenstromregler bekannt, welche mittels gleitende Teile
aufweisender Regelgliedern eine gute Anfangsgenauigkeit erreichen. So
ist aus der EP-OS 0018566 (Anmeldenummer 80 102118.9) ein an sich kompakter gattungsgemäßer Volumenstromregler bekannt, bei dem das
Regelglied aus einem in einem zylindrischen Rohr gleitbaren Dosierkolben mit ringförmigen Steuerkanten besteht, durch die ein Fenster, durch welches
die Flüssigkeit beim Fließen hindurchtritt, veränderbar ist. Der Kolben wird durch eine Ringfeder in seine Öffnungsstellung gedrückt. Die Flüssigkeit
fließt durch den Kolben, in dem eine Einschnürung als Drossel ausgebildet ist, auf deren von einander abgewandte Wände die unterschiedlichen Drücke
vor und hinter der Einschnürung wirken, um den Kolben je nach Druckverhältnissen
in eine Gleichgewichtslage zu bringen, in der die Steuerkante das Fenster mehr oder minder weit öffnet oder schließt. Bei derartigen
Volumenstromreglern mit gleitenden Teilen treten mit fortschreitender Alterung und insbesondere bei stark verschmutztem Heizwasser unweigerlich
große Probleme auf. Es kommt zu Fehlern und Abweichungen infolge Korrosion und Schmutzablagerung und schließlich sogar zu einem Festklemmen
der gleitenden Regelteile. Solche Regler mit gleitenden Teilen eignen sich daher nich für eine langze it stabile Anwendung im schmutzigen
Wasser. Sie sind nicht wartungsfrei und zudem noch relativ aufwendig und teuer in der Herstellung. Es ist weiterhin bekannt, Vo lumen strom reg I er
mit deformierbaren elastischen Düsen auszubilden, die zwar eine einfachere und unempfindlichere Mengenregelung erlauben, aber zu ungenau sind und
Fehler von über 20% bedingen können, was für genaue Messungen, z.B. Wärmeverbrauchsbestimmungen untragbar ist. Darüber hinaus sind sie
nur in einem sehr beschränkten Wirkdruckbereich einsetzbar. Ihre Sollmenge
ist im allgemeinen auch nicht einstellbar. Weiterhin sind Durchfiußregler mit Membranen bekannt, bei denen Drücke beidseitig auf eine Membran
wirken, mit dieser aber als Steuerglieder Kolben verbunden sind, so daß
diese Durchfiußregler grundsätzlich die oben genannten Probleme gleitender
Regelteile aufweisen.
• b-
Ein weiterer Nachteil solcher Kolbenregler liegt darin, daß sie einen
hohen Schwellwert des Wirkdrucks aufweisen von z.B. 0.4 bar, was
wieder starkes Pumpen erfordert und den Einsatz in Heizungsanlagen praktisch
ausschließt, da dann starke Geräusche auftreten können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen genauen, langzeitstabilen,
verschmutzungsunempfindlichen und kostengünstigen Volumenstromregler
zu schaffen, der keine gleitenden Regelteile im Fluidstrom aufweist, der darüber hinaus einfach und kompakt ausgebildet ist und in
einem weiten Wirkdruckbereich arbeitet. Zudem soll die Möglichkeit zur
Einstellung der Sollmenge des Volumenstromreglers gegeben sein.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einem Vo I um en st rom reg I er
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Regelglied als Membranventil
mit einer im wesentlichen flachen Membran ausgebildet ist und mindestens ein weiteres Membranventil hinter dem ersten Membranventil
in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist.
Durch die Erfindung wird ein wirkungsvoller, genauer und in seiner Ausführung
kompakter Volumenstromregler geschaffen, der mit sehr kleinen Staudrücken in einem großen Wirkungsbereich arbeiten kann. Verschmutzungen
können nicht zu einer Verschlechterung der Regelungsgenauigkeit führen, so daß auch eine hohe Langzeitstabilität erreicht wird. Neben der
Kompaktheit des erfindungsgemäßen Volumenstromreglers liegt ein Vorteil
darin, daß er unkompliziert aus einfachen Elementen, nämlich einfachen Membranen und Federn aufgebaut und daher billig ist. Während der erfindungsgemäße
Volumenstromregler meist zur Durchflußregelung von Heizwasser eingesetzt wird, so ist er doch ebenso für andere Anwendungen
geeignet wie in Misch-, Dosier- und Titriereinrichtungen oder zur gleichmäßigen Trinkwasserverteilung bei knappem und schwankendem Wasseran-
- /- 3 λ Ο 5 S 3
gebot. Durch die zwei oder mehrstufige oder auch kaskadenförmige Ausbildung
wird eine hohe Genauigkeit erreicht, wobei das erste Regelelement oder das erste Membranventil zur Grobregelung dient und die zweite oder
weitere Stufen eine Feinregelung bringen, mit der eine optimale Genauigkeit erreicht wird.
Der erfindungsgemäße Volumenstromregler wird durch die Ausgestaltungen
der Unteransprüche weitergebildet, die insbesondere weitere Vorteile
bringen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich insbesondere
aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Volumenstromreglers
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen
Volumenstromreglers; und
Figur 1a eine einstellbare Drossel und
Figur 2 eine konkrete Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Volumenstromreglers.
Der erfindungsgemäße Volumenstromregler 1 von Figur 1 weist einen Einlaß
2 und einen Auslaß 3 auf, durch die unabhängig von der Druckdifferenz
zwischen ihnen ein konstanter Durchfluß stattfinden soll. Der Einlaß 2
führt zur einen Seite der Membran 4 eines als Rege!stufe 6 bezeichneten
Membranventil. Die Membran 4 wird damit auf der dem Einlaß 2 zugewandten
Seite mit dem dort herrschenden Druck P 1 beaufschlagt.
' Ο'
Eine Zweigleitung 7 führt über eine einstellbare Drossel 8, die den Druck
P 1 auf einen Druck P 2 reduziert, zu der anderen Seite der Membran 4 der RegeI stufe 6.
Die Regelstufe 6 weist zunächst eine im wesentlichen flache Membran 4
auf, die mit ihrem Umfangsrand in der Wand einer in ein äußeres Gehäuse (hier nicht dargestellt) einsetzbaren Patrone 9 festgelegt ist. Die Membran
4 ist lediglich in einem Ringbereich, d.h. in ihrer Walkzone M (Figur 2) elastisch ausgebildet, während sie in einem Zentralbereich, der Stützzone,
einen starren, plattenförmigen Ventildeckel 11 aufweist. Dem Ventildeckel
11 ist auf der dem Einlaß 2 abgewandten Seite der Membran 4 ein ringförmiger Ventilsitz 12 zugeordnet bzw. liegt dem Ventildeckel 11 gegenüber.
Der Ventilsitz 12 ist fest mit der Patrone 9 verbunden. Der Ventilsitz 12 umschließt nur eine geringe Fläche der gesamten von der Patrone
umgebenden Fläche. Der Ventildeckel 11 wird durch eine am Ventilsitz 12 gegengelagerte Feder 13 vom Ventilsitz 12 fortgedrückt. Der variable
Durchlaß zwischen Ventildeckel 11 und Ventilsitz 12 wirkt als veränderliche
Drossel, so daß innerhalb des vom Ventilsitz 12 umschlossenen Raumes ein im alicemeinen gegenüber dem Druck P 2 geringerer Druck P 3 herrscht.
Auf die dem Zufluß abgewandte Seite der Membran herrschen also durch die Drücke P2 und P3 sowie die ihnen zugeordneten Flächen bestimmte
Kräfte. Der RegeIstufe 6 ist ein weiteres als Kaskade 16 bezeichnetes
Membranventil in Reihe nachgeordnet. Es sei hier darauf hingewiesen, daß, wenn auch in der skizzenhaften Darstellung der Figur 1 die Kaskade 16
ebenso wie die Regelstufe 6 dargestellt ist, ihre Abmessungen im Regelfall durchaus von denen der Regelstufe 6 abweichen können. Die Kaskade
16 weist ebenso wie die Regelstufe 6 eine Membran 14 mit einem Membrandeckel
21 auf, dem ein Ventilsitz 22 zugeordnet wird, von dem der Membrandeckel 21 durch eine Feder 23 bei entsprechenden Druckverhält-
g 3 4 058
nissen fortgedrückt wird. Der der Feder 23 und dem Ventilsitz 22 abgewandte
Raum des Ventils 16 ist direkt mit dem Raum auf der ihrer Feder 13 und ihrem Ventilsitz zugewandten Seite der Membran 4 verbunden,
in dem der Druck P2 herrscht, so daß in dem erwähnten Raum der Kaskade 16 ebenfalls der Druck P 2 herrscht. Von der Innenseite des im
Querschnitt ringförmigen Ventilsitzes 12 führt eine Verbindung 17 zu den im Ventilsitz 22 der Kaskade 16 umgebenden Raum auf der dem Ventilsitz
22 zugewandten Seite der Membran 14, so daß in diesem Außenraum der Druck innerhalb des Ventilsitzes 12, hier also P 3 herrscht. Das
Regelventil 6 wirkt damit als variable Drossel für die Kaskade 16 entsprechend der einstellbaren Drossel 8 für die Regelstufe 6. Am Auslaß 3
des Volumenstromreglers 1 herrscht dann im dargestellten Ausführungsbeispiel
der gleiche Druck P4, wie innerhalb des Ventilsitzes 22, soweit nicht zwischen Auslaß 3 und Ventilsitz 22 weitere einstellbare Drosseln
oder weitere der Kaskade 16 entsprechende Kaskaden angeordnet sind.
In Figur 1a ist eine einstellbare Drossel 8 dargestellt. Ein fester Blendenteil
25 und ein verschiebbarer Blendenteil 26, welche in Richtung 27
gegen den festen Blendenteil verschoben werden kann, bilden zusammen eine variable Blendenöffnung 28, welche vorzugsweise scharfkantig ausgeführt
ist. Besonders vorteilhaft sind im wesentlichen runde Begrenzungen der Blendenöffnung 28, welche vor allem bei kleinen Blendenöffnungen
eine möglichst kreisförmige Öffnung bilden, d.h. eine große Fläche mit kleinem und rundem Begrenzung sum fang. Die in Figur 1a resultierende
kleinste Blendenöffnung ist hier halb kreisförmig und halb quadratisch.
Durch die scharfkantige und möglichst kreisförmige Ausführung der Blendenöffnung wird eine Veränderung der Blendenöffnungsfläche infolge
Verschmutzungsauftrag verhindert. Anstelle der verschiebbaren Drossel von Figur 1a können auch auswechselbare kreisförmige Einsatzblenden
vorgesehen werden. Dies ermöglicht es, mit nur einer Sorte Reglerein-
: A0.
3Λ05835
heiten und verschiedenen Einsatzblenden ein großes Sortiment von
Volumenstromreglern mit verschiedenen Durchflußwerten am Lager zu halten.
Im folgsnden wird auf die Figur 2 Bezug genommen. In der Figur 2 ist
eine kompakte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Volumenstromreglers im Längsschnitt dargestellt. Der gesamte Volumenstromregler
ist in einem äußeren Gehäuse 31 untergebracht, das einen Anschlußstutzen 32 für den Einlaß 2 und einen Anschlußstutzen 33 für den Auslaß 3 aufweist.
Die Venti!anordnungen 6 und 16 des Volumenstromreglers 1 sind
in der in das Gehäuse 31 eingesetzten Patrone 9 angeordnet.
Der Einlaß 2 führt zu einer Kammer 34. Dem Einlaß 2 gegenüberliegend
ist die Membran 4 des Membranventils 6 angeordnet. Die Membran 4 ist
mit ihrem Umfang in der Patrone 9 fest eingeklemmt, während ihr zentraler Teil als starrer Ventildeckel 11 ausgebildet ist. Auf der der Kammer
34 abgewandten Seite des Ventildeckels 11 ist der Ventilsitz 12 vorgesehen,
der ebenfalls fest in der Patrone 9 angeordnet ist. Der Ventilsitz 12 ist kegelstumpfmantelförmig ausgebildet, wobei er sich zum Ventildeckel
11 hin verjüngt. Hierdurch kann an dem weitesten Teil des Ventilsitzes 12 die Feder 13 anliegen, ohne daß ihre Bewegung durch die Gefahr
eines Berührens im Zwischenbereich am Ventilsitz gehindert werden
könnte. Die Feder 13 drückt mit ihrer dem Ventilsitz 12 abgelegenen
Seite gegen den Ventildeckel 11 und hält daher das Ventil im drucklosen Zustand offen. Die Kammer 34 ist über im einzelnen nicht dargestellte
Durchbrüche mit einer seitlichen Kammer 36 derart verbunden, daß in der Kammer 36 der gleiche Druck P 1 wie in der Kammer 34 herrscht.
Die Kammer 36 ist über die mittels eines Handgriffs 37 von außen einstellbare
Drossel 8 fluidisch mit einer dem Ventilsitz 12 umgebenden Ringkammer 38 verbunden, in der ein gegenüber dem Druck P 1 geringerer
, 3A05835
Druck P 2 herrscht. Je nach Öffnungsgrad des Ventils 6 aufgrund der
vorherrschenden Druckverhältnisse herrscht in dem durch den Ventilsitz
12 gegenüber der Ringkammer 38 abgegrenzten Innenraum 39 des Ventilsitzes 12 ein im allgemeinen gegenüber dem Druck P 2 geringerer
Druck P 3. Direkt oberhalb des Membranventils 6 ist das weitere Membranventil
16 angeordnet, wobei aufgrund der Ausgestaltung der Ventile als Membran ventile eine kompakte Anordnung mit geringer Bauhöhe erreicht
wird. Das Membranventil 16 weist die Membran 14 auf, die ebenfalls
an ihrem Außenrand mit der Patrone 9 fest verbundenen Teilen eingespannt ist und in ihrem Zentralbereich den Ventildeckel 21 aufweist.
Die Membran 14 trennt eine Kammer 44 von einer Ringkammer 48, die einen ebenfalls zumindest über einen Teilbereich kegel stumpf form ig ausgebildeten
Ventilsitz 22 umgibt, der einen Innenraum 49 umschließt. Der Außenbereich des Ventilsitzes 22 dient in entsprechender Weise als Wiederlager
für die Feder 23, die mit ihrem anderen Ende an dem Ventildeckel anliegt und diesen bei drucklosen Verhältnissen vom Ventilsitz 22 fortdrückt.
Die Kammer 44 ist über Durchlässe 51 mit der Ringkammer 38 verbunden,
während der Innenraum 39 des Ventilsitzes 12 mit der Ringkammer 48
oberhalb der Membran 14 über Verbindungsbereiche 50 verbunden ist. Der
durch den Ventilsitz 22 gegenüber der Kammer 48 abgegrenzte Innenraum
49, der einen gegenüber dem Druck P 3 in der Ringkammer 48 geringeren Druck P 4 aufweist, ist über außerhalb der Patrone, insbesondere zwischen
der Außenwand der Patrone 9 und der Innenseite der Wand des Gehäuses
31 befindliche Zwischenräume 53 mit dem Auslaß 3 des Gehäuses 31 verbunden.
In dem erfindungsgemäßen Volumenstromregler ist noch ein Strömungssensor 58, z.B. als berührungsloser Schalter oder Näherungsschalter
integriert. Hierzu ist unterhalb des Ventildeckels 11 ein sogenannter Reed-Schalter 56 angeordnet. Im Zentrum des Ventildeckels 11 ist ein
Dauermagnet 57 eingesetzt, der aufgrund der Veränderung seiner Nähe zum Reed-Schalter 56 mit der Bewegung des Ventildeckels 11 den
Reed-Schalter 56 schaltet.
Der erfindungsgemäße Volumenstromregler funktioniert nun folgendermaßen:
Wenn die Kammer 34 drucklos ist, weil keine Flüssigkeit über den Einlaß 2 zugeführt wird, befindet sich das Membranventil 6 in seiner
vollen Öffnungsstellung, da die Membran 4 unter ausschließlicher Einwirkung
der Feder 13 vom Ventilsitz 12 fortgedrückt wird. Im Betriebszustand
baut sich vor dem Volumenstrom reg I er ein Systemdruck P 1 auf. Nach dem Volumenstromregler liegt ein Druck P 4 vor, der durch den Arbeitswiderstand
am Verbraucher bestimmt ist. Durch wechselnden Arbeitswiderstand und wechselnden Systemdruck kann sich das Druckgefälle
zwischen P1 und P 4 ändern. Voraussetzung für den konstanten Durchfluß ist dabei ein konstantes Druckgefälle an der einstellbaren Referenzdrossel
8, wobei zur Erreichung des angestrebten Nenndurchflusses ein Mindestwirkdruck
oder Druckschwellwert erforderlich ist. Ist der Wirkdruck aber
größer, so muß der überschüssige Druck durch Drosselung in der Regelstufe 6 und der Kaskade 16 vernichtet werden, damit der Durchfluß innerhalb
eines geringen Toleranzbereichs konstant bleibt.
Ist keine Strömung am Ventil vorhanden, wirkt also auf die Membran 4
keinDruck, so sind die regelbaren Drosselstellen 6, 16 offen. D ie Membranen
4, 14 werden durch die Federn 13, 23 vom entsprechenden Ventilsitz 12, 22 fortgedrückt. Beim Einsetzen einer Strömung und erhöhtem
- 10 -
- IP'- ο / Q Π oo γ;
Systemdruck P 1 am Einlaß 2 wird zunächst die Membran 4 weiter gegen den Ventilsitz 12 gedrückt. Gleichzeitig fließt Flüssigkeit über
die einstellbare Referendrossel 8 in den Ringraum 38, wo sich ein Druck
P 2 einstellt und von diesem Raum in den Innenraum 39 innerhalb des
Ventilsitzes 12 über die Venti!öffnungen zwischen dem Ventildeckel 11
und Ventilsitz 12, wo sich dann zunächst ein Druck P 3 einstellt. Die durch die D rücke P 2 und P 3 auf die Membran 4 einwirkenden Kräfte
wirken der durch den Druck P 1 bedingten Kraft entgegen, bis sich die als Druckwaage wirkende Membran 4 so einstellt, daß die Änderungen des
Druckgefälles P 2-P 3 der Änderung von P 1-P 3 entspricht und damit das
Druckgefälle P 1-P2 an der Einstelldrossel 8 annähernd konstant bleibt.
Der Differenzdruck P 2-P 3 bestimmt aber einen Störfaktor, so daß die
genannte Druckdifferenz, wenn sie einen die Durchflußtoleranzen überschreitenden
Wert erreicht, weiter reduziert werden muß. Hierzu dient das weitere Membranventil oder die Kaskade 16. Bei dieser ist der Referenzdruck
variabel, weil sie von der vorangehenden Regelstufe 6 den Differenzdruck
P 2-P 3 als Steuerbasis hat. Die sich über das Ventil 16 einstellende
Druckdifferenz P 3-P4 ist dann geringer, so daß eine ausreichende Durchflußkonstanz
erreicht werden kann. Im allgemeinen reicht eine Kaskade. In Sonderfällen können auch weitere Kaskaden hinter der Kaskade 16 angeordnet
werden.
Erfindungsgemäß wird durch die zwei- oder mehrstufige Anordnung von
Membranventilen ein sehr genauer, langzeitstabiler, verschmutzungsunempfindlicher
und kompakter Volumenstromregler geschaffen, der in einem weiten Wirkdruckbereich arbeiten kann. Durch die einstellbare
Drossel 8, 37 ist die Solldurchflußmenge wählbar.
Zur Abhaltung allfälliger gröberer Verunreinigungen in Heizwasser kann
am Einlaß ein auswechselbares Filter, z.B. ein Bronzegitter von 0.2mm
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Maschenweite angebracht werden· Feine Verunreinigungen beeinträchtigen
die Funktion des Volumenstromreglers nicht.
Anstelle der Ringfeder« von Figur 2 können auch andere Federn wie Blattfedern
oder Drehfedern eingesetzt werden- Vorteilhaft sind vor allem
auch die kompakten Tellerfedern, welche eine geringe Bauhöhe des Gehäuses und kurze Verbindungskanäle ermöglichen. Es kann die Feder aber
im Prinzip auch in die Membran integriert werden.
Die Membranen 4, 14 sind vorzugsweise im wesentlichen flach ausgebildet,
d.h. sie weisen eine relativ kleine Walkzone M und eine dazwischen liegende relativ große Stützfläche (mit Ventildeckel) auf. Überdies
sollen die Membranen eine sehr geringe Eigensteif igkeit von vorzugs-
weise weniger als drei Gramm/cm Membranfläche und einen großen Hubbereich
aufweisen. Dazu eignen sich vor allem RoI !membrane, Sickenmembrane
oder gestauchte Flachmembrane. Als Material geeignet sind
ο beispielsweise EPDM und Viton mit Härten von 55 - 70 Shore und
Dicken von beispielsweise 0.2 - 0.4mm . Falls mit hohen Überdrücken
gerechnet werden muß, können allfällig davon betroffene Membrane auch
mit einer Gewebeeinlage verstärkt werden.
Die besten Resultate werden mit möglichst großen Membranflächen erreicht,
deshalb soll der Membrandurchmesser vorzugsweise mindestens 70% des Patronendurchmessers, bzw. des Innendurchmessers von Gehäuse
31 betragen. Die Öffnungen der Ventilsitze 12, 22 sollen einerseits
zur Erreichung einer hohen Rege I genau igkeit relativ klein sein und andererseits
soll aber der Strömungswiderstand am Ventil auch nicht zu groß werden. Gute Resultate können deshalb erreicht werden, wenn der Ventildurchmesser
zwischen 35 und 45% des Membrandurchmessers beträgt.
- 12 -
3^05835
Um die erwünschten hohen Durchflußmengen und geringen Schwellwert des Wirkdrucks zu erreichen, sollen weiter die Strömungswiderstände
klein gehalten werden- Dazu werden bei gegebenen Gehäusedurchmessem
die Dimensionen von Membran und Zu- und Abflußkanälen groß
gehalten und die Wandstärken inklusive der Wandstärke W für den Einspannbereich der Membranen klein gehalten. Dazu kann die Membran
statt wie in Figur 2 gezeigt mit einem Wulst auch in einer dünnen Wand W direkt eingeklemmt, eingeklebt oder aufvulkanisiert werden. Auf dem
ganzen Strömungsweg durch den Volumenstromregler sollen mit Ausnahme
der notwendigen scharfen Blenden die Begrenzungen ohne Kanten und Ecken, möglichst glatt, rund und kontinuierlich ausgeführt werden. Anstelle
der konzentrischen Zuführ- und Abführkanäle 50 und 53 mit den Durchmessern V und R kann auch eine radiale Unterteilung vorgesehen
werden, so daß also die Kanäle 50 und 53 im Sehn itt von Figur 2 nicht
nebeneinander sondern hintereinander angeordnet wären. Die Form des
äußeren Gehäuses 31 kann aber auch quadratisch ausgeführt werden, wobei dann in den Ecken, welche nicht von den kreisförmigen Membranen bedeckt
werden, Platz vorhanden ist für die Kanäle 50 und 53. Mit Ausführungen
des Volumenstromreglers gemäß den erläuterten konstruktiven Richtlinien können folgende sehr gute Resultate, z.B. für ein 3/8-Zoll-Ventil
und Normanschlüssen erreicht werden:
Schwellwerte des Wirkdruck von weniger als 0.1 bar
Volumenströme von mindestens 200 1/h und
Genauigkeiten von 2% über einen sehr weiten Wirkdruckbereich
bis zu Drücken von über -1 bar.
Je nach gewünschter Anwendung kann die Konstruktion gemäß der angegebenen Richtlinien optimiert werden.
- 13 -
ο ι, η ς ο
Bei der Materialwahl ist überdies darauf zu achten, daß die verschiedenen
Elemente elektrochemisch und chemisch resistent sind, d.h. daß sie im
Fluidstrom und mit den umgebenden Gehäusen und Leitungen chemisch nicht reagieren. Bei einem Messinggehäuse 31 bestehen die Ventilfedern
13 und 23 z.B. aus Federbronze oder aus säurefestem Stahl.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den
Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in geeigneten Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung
in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
■η.
- L e e r s e 11 e
Claims (13)
1. Volumenstromregler mit einem Einlaß und einem Auslaß sowie einer zwischen beiden angeordneten Drossel und einem Regelglied
zur Regelung eines Volumenstroms,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Regelglied als Membranventil (6) mit einer federbelasteten
Membran (4) ausgebildet ist und daß mindestens ein weiteres Membranventil (16) mit einer Membran (14) als Kaskade zum
ersten Membranventil (6) in Serie geschaltet und in einem gemeinsamen
Gehäuse (9, 31) angeordnet ist, wobei die Drossel (8) dem Regelglied (6) zugeordnet ist.
2. Volumenstromregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Membranen (4, 14) im wesentlichen flach ausgebildet sind und
daß die Membran ventile (6, 16) in einer gemeinsam in ein äußeres,
Einlaß (2) und Auslaß (3) aufweisendes Gehäuse (31) einsetzbaren Patrone (9) angeordnet sind.
3. Volumenstromregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die den Druckunterschied beidersefts der Membran (4) des Membranventils
(6) bedingende Drossel (8) als scharfe Blende mit im wesentlichen runder Begrenzung ausgebildet ist.
4. Volumenstromregler nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drossel (8) mittels eines aus einer Seitenwand des Gehäuses (31) ragenden Einstellglieds (37) einstellbar ist.
5. Volumenstromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz zumindest an einem der Membranventile
(16) durch das in Reihe vor diesem angeordneten Membran-Regelventil (6), welches als Drossel wirkt, gebildet wird.
6. Volumenstrom reg I er nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Membranventile (6, 16) einen zentral in ihnen
ausgebildeten Ventildeckel (11, 21) aufweisen, dem ein im Querschnitt
ringförmiger Ventilsitz (12, 22) zugeordnet ist, wobei auf den Membrandeckel (11, 21) eine Feder (13, 23) wirkt.
7. Volumenstromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Strömungsmelder (58) vorgesehen ist.
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8. Volumenstromregler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Strömungsmelder als einem Membranventil (6) zugeordneter berührungsloser Schalter ausgebildet ist, beispielsweise bestehend
aus einem Reedkontakt (56) am Gehäuse und einem Permanentmagneten (57) am Ventildeckel (11).
9. Volumenstromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Membranen aus einem resistenten Material wie beispielsweise EPDM oder Viton bestehen.
10. Volumenstromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Membranen eine geringe Eigenste if ig-
2
keit von weniger als 3 Gramm/cm Membranfläche aufweisen.
keit von weniger als 3 Gramm/cm Membranfläche aufweisen.
11. Volumenstromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Membrandurchmesser mindestens 70% des Patronendurchmessers beträgt.
12. Volumenstromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Membranen an ihrem Umfang mittels
eines Wulsts oder durch Einkleben oder Aufvulkanisieren zuverlässig
und dicht eingespannt sind.
13. Volumenstromregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die auf die Membranen (4, 14) wirkenden
Federn (13, 23) nur in ihrem Proport ionalbere ich beansprucht sind
und daß sie elektrochemisch resistent sind.
Priority Applications (10)
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